專利名稱：流量計操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操作流量計的一種方法，特別涉及一種操作包括多個熱損失傳感器的流量計的方法。
背景技術(shù)：
流量計是眾所周知的裝置，它們被用于測量流體，例如管道中的液體或氣體，的流動速率。已知的流量計監(jiān)控各種條件，例如被加熱的傳感器的熱損失速率或者壓差，以提供流量計內(nèi)流動條件的輸出表示。每種類型的已知流量計都有它的優(yōu)點和缺點，但是對于許多流量計，特別是熱損失流量計，如果沒有對于流量計所要安裝的工作環(huán)境的精確了解，預(yù)先校準(zhǔn)流量計是困難的。結(jié)果，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況，流量計將在安裝之后進行調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上提交給最終用戶，以致于，流量計的輸出并不代表流過該流量計的流量的真實測量值。這種方法需要非常熟練的技術(shù)人員來安裝流量計，并且，它顯然過多地依賴工廠的校準(zhǔn)到如此程度以致超出了現(xiàn)有可能。
安裝流量計時遇到了一個問題是，這種流量計通常插在管道的凸緣之間。這樣，流量計將形成一個工廠確定了尺寸的入口，該入口在使用中位于由未知尺寸管道形成的通道下游。即使對于特定的安裝，流量計待安裝位置的管道上游的名義內(nèi)徑已知，在流量計本體的入口和該入口緊鄰的上游管道之間也幾乎是不可避免地有不連續(xù)之處，這將在流量計本體內(nèi)產(chǎn)生不可預(yù)期的影響。這種不可預(yù)期的影響使得可靠地校準(zhǔn)流量計是不可能的，直到流量計被安裝到其最終使用位置后。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于消除或減輕上文概述的問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種流量計安裝接頭，該安裝接頭在流體輸送管道中安裝在流量計的上游，流量計在使用中設(shè)置在由管道形成的凸緣的下游，其中該接頭包括管狀延伸部分，該管狀延伸部分的外徑尺寸使其能夠插入管道凸緣的管道上游，而安裝接頭具有構(gòu)造得與流量計相接合的下游端，以使得由接頭的延伸部分形成的通道相對于流量計位于預(yù)定的方向。
因此，不考慮上游管道的內(nèi)徑或條件，接頭的延伸部分為流量計提供已知的上游條件。緊鄰流量計的上游管道內(nèi)表面被接頭的延伸部分遮蓋。此外，接頭的延伸部分避免了任何用于將流量計密封到管道凸緣的墊圈伸入緊鄰流量計上游的流動通道。
管狀延伸部分本身可以被安裝在凸緣上，該凸緣在使用中插在流量計的一個凸緣和管道凸緣之間。工廠確定的密封件可以設(shè)置在流量計和接頭凸緣之間，消除了在安裝接頭和流量計之間提供不可預(yù)知結(jié)構(gòu)的墊圈的需要。
如上所述的流量計安裝接頭使得有可能預(yù)先確定緊鄰流量計的上游的條件，并從而改進流量計工廠校準(zhǔn)的精確性。然而，流量計所使用的條件可能由于其它因素而以一種不可預(yù)知的方式變化，例如由于上游彎曲和管道的不連續(xù)而導(dǎo)致流動的不穩(wěn)定性，特別是當(dāng)流動速率有相當(dāng)程度的變化時。例如，如果具有單個的熱損失傳感器的熱損失流量計根據(jù)在傳感器附近為完全展開流的假定而校準(zhǔn)，可是條件改變，例如完全展開流被破壞，傳感器輸出和流量之間的關(guān)系可能會徹底地改變，而造成流量計輸出的不精確。如果單個的傳感器被設(shè)置在離管道軸線四分之三管道半徑處的十二點鐘位置，位于距管道軸線相同距離的三點鐘位置的相同傳感器能夠產(chǎn)生非常不同的輸出，如果流量計位于擾動產(chǎn)生處的下游，例如在一個平面中的單個彎曲或更復(fù)雜的彎曲組合的下游。在流量計未被設(shè)置在完全展開流之處，流動速率的變化可以有效地導(dǎo)致流量計附近流動條件中的旋轉(zhuǎn)。因此，在一組條件下校準(zhǔn)的流量計在這些條件改變時可能會提供不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
業(yè)已知道制造一種流量計，其中導(dǎo)線(wire)延伸穿過受監(jiān)控流量的通道，傳感器位于導(dǎo)線的交叉點。這樣的一種結(jié)構(gòu)在通道內(nèi)提供了一種較好的傳感點分布，使用戶能夠根據(jù)不同傳感器的輸出的組合產(chǎn)生表示流量的輸出。然而，這樣的一種設(shè)置難于安裝和維護。
本發(fā)明的一個目的在與消除或減輕上面概述的關(guān)于流量傳感結(jié)構(gòu)的問題。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種設(shè)置在通道中的傳感器陣列，通過該傳感器陣列流體流量受到監(jiān)控，該傳感器陣列包括單一支撐件，該單一支撐件從通道的一個壁伸出，并至少部分地圍繞通道的中心部分延伸，以及至少三個流量傳感器，該傳感器以一種非線性陣列安裝方式在該支撐件上。通過在環(huán)狀或類似形狀結(jié)構(gòu)上安裝三個或更多個傳感器，能夠檢測流量不對稱的傳感器能夠設(shè)置在一種簡單而堅固的結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)也支撐位于通道內(nèi)中心的傳感器。
熱損失流量計具有某些優(yōu)點，因此在廣泛的應(yīng)用中被安裝。然而，這種流量計具有缺點，只要該流量計基于能量以相應(yīng)于該流量的速率損失到該流體中的原理工作，能量就不可避免地散失。在需要多個傳感器來檢測不對稱的流量模式的系統(tǒng)中，由多個傳感器損失的能量可能是很大的，特別是在需要許多流量計的管道網(wǎng)絡(luò)中。
本發(fā)明的一個目的在于消除或減少上面所指的能量損失的缺點。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于操作流量計的方法，該流量計包括多個圍繞通道分布的熱損失傳感器，通過該傳感器流量受到監(jiān)控，其中，在通常的操作下，單個傳感器被供給能量，以提供由鄰近該傳感器的流量導(dǎo)致的熱損失輸出表示，而根據(jù)流動速率和來自該單個傳感器的熱損失之間的預(yù)定校準(zhǔn)關(guān)系從熱損失的輸出表示得出流動速率的輸出表示，校準(zhǔn)關(guān)系是根據(jù)所有傳感器在校準(zhǔn)時得到的輸出而建立的，在校準(zhǔn)時，傳感器輸出的相對值的表示被記錄，并且在使用中，通過向所有的傳感器供給能量以測試校準(zhǔn)精度，并將合成的傳感器輸出的相對值與所記錄的相對值相比較，在校準(zhǔn)和測試之間相對值的改變表明校準(zhǔn)精度的損失。
在通常的使用中，大多數(shù)時間里僅有一個傳感器被供給能量，與僅具有一個單個熱損失傳感器的系統(tǒng)相比，熱損失并沒有明顯地增加。然而，通過使所有的傳感器供給能量并將合成的輸出與預(yù)先記錄的輸出相比較的周期性的測試使得校準(zhǔn)精度的損失能夠被檢測到。


現(xiàn)在參考附圖以舉例的方式描述本發(fā)明的實施例，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的安裝在管道兩凸緣之間和流量計安裝接頭下游的流量計本體的截面透視圖；圖2為通過圖1所示組件的截面視圖；圖3為一個類似于圖2的視圖，但是示出了安裝在如圖2所示的流量計本體中的熱損失流量計傳感器支撐結(jié)構(gòu)；圖4為通過圖3所示組件的透視圖；圖5為圖4所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)的仰視圖；圖6為示出了流量計外殼的細(xì)節(jié)以及在使用中傳感器支撐結(jié)構(gòu)在外殼中的方向的俯視圖；圖7為具有一種可選的傳感器支撐結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的一個可選實施例的截面透視圖；圖8為圖7所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)的詳細(xì)視圖；
圖9為圖8所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)的截面圖，示出了在該結(jié)構(gòu)中傳感器的定位；以及圖10為圖9所示的結(jié)構(gòu)沿線10-10的截面；圖11為具有星型傳感器支撐結(jié)構(gòu)的本發(fā)明第二可選實施例的截面透視圖；圖12為圖11所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖13為圖11所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實施例方式
參考圖1和圖2，所示組件包括形成凸緣2和3的流量計本體1，其夾在安裝在管道5一端的凸緣4和安裝在管道7一端的凸緣6之間。在使用中，流量傳感器(未示出)支撐在流量計本體1內(nèi)，以暴露于在組件中沿箭頭8方向流動的流體中。流量計安裝接頭9從流量計本體1伸入上游管道5。該接頭通過O型環(huán)10密封到流量計凸緣2，該O型環(huán)設(shè)置于安裝接頭9的下游端上，靠著凸緣11。安裝接頭9的外徑小于管道部分5的內(nèi)徑，這樣在安裝接頭9外側(cè)形成環(huán)狀的空間12。安裝接頭9的內(nèi)徑與流量計外殼1的內(nèi)徑相同，而凸緣2和11的尺寸設(shè)置得使流量計本體1和安裝接頭9的軸線成一直線。因此，在安裝接頭9和流量計本體1之間由線13表示的分界面上沒有不連續(xù)的表面。
如在圖2中最清楚地所見，凸緣2支撐伸到凸緣11邊沿上方的唇緣14，接頭9自該凸緣11伸出。遠(yuǎn)離唇緣14的凸緣2也形成了凹槽，以容納自凸緣11沿軸向延伸的突出部分15。這確保了安裝者能夠確保延伸部分9能夠正確地與流量計本體1對齊。在所示的情形下，延伸部分9的軸向長度大于凸緣4和凸緣6的間距。這樣的一種結(jié)構(gòu)僅當(dāng)凸緣4和6之間的間距能夠至少增大到接頭9的軸向長度時才能被安裝。然而，在凸緣4和6沒有任何運動時，流量計本體1仍然可以從凸緣4和6之間的間隙中滑出，而不必移動接頭9。盡管很明顯，希望接頭的延伸部分9盡可能地長，但即使是一種非常短的接頭延伸部分也增強了流量計內(nèi)的條件可預(yù)知性。例如，一段僅有幾毫米長的延伸部分已足夠消除緊鄰于管道凸緣和流量計凸緣之間分界面的不可預(yù)知的條件。例如，這樣的一種短的延伸部分可以防止密封墊圈伸入流量計的入口端。
圖3和圖4示出了流量計被安裝后在圖1和圖2未示出的流量計本體一側(cè)后圖1和圖2的組件。流量計包括從基板15向上延伸的外殼14。如圖5和圖6中最清楚地所示，基板15支撐突出部分16，該突出部分形成一個弓形內(nèi)表面17，該內(nèi)表面為流量計本體1內(nèi)表面的延續(xù)。環(huán)狀傳感器18支撐在從表面17伸出的徑向桿19上。流量計本體1形成槽20，在使用中，該槽容納密封環(huán)(未示出)，板15用四個螺栓(未示出)固定到流量計本體，該螺栓延伸穿過圖5和圖6所示的孔。
環(huán)18支撐四個傳感器(未示出)，它們以90°的間隔圍繞該環(huán)。桿19也在接近其端部支撐一個傳感器(未示出)。在使用中，由桿19支撐的傳感器位于穿過流量計本體1的通道的軸線上，而由環(huán)18支撐的每個傳感器位于距離通道軸線四分之三通道半徑處。
參考圖3和圖4，如果在接頭9的內(nèi)表面和流量計本體1的內(nèi)表面之間沒有不連續(xù)之處，傳感器環(huán)18上游的流動條件主要由接頭的特性而不是由接頭9所插入的管道5的特性所確定。因此流量計能夠在工廠根據(jù)已知的流量計上游條件校準(zhǔn)。如果沒有接頭9，在流量計本體1和管道5內(nèi)徑之間形成的開口將不連續(xù)。而且，如果在流量計本體1和管道凸緣4之間使用墊圈以形成密封，該墊圈可能在至少一側(cè)沿徑向向內(nèi)伸入很多，以便部分地阻擋流量計本體1的入口端。根據(jù)本發(fā)明的接頭的使用因而確保了流量計的上游條件直到接頭的上游端都確定地已知。
圖3到圖6所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)提供了一種易于在流量計內(nèi)部安裝的堅固結(jié)構(gòu)，對于流量計中的流動基本上沒有不適當(dāng)?shù)淖璧K，而使其能夠在圍繞軸線的四個位置和軸線上本身監(jiān)控條件。結(jié)果，能夠在流量計內(nèi)獲得流動條件的非常精確的表示。然而，傳感器支撐結(jié)構(gòu)的尺寸需要如圖6所示的相對較大的開口，以使該結(jié)構(gòu)能夠插入和移出流量計本體內(nèi)。圖7到圖10示出了一種不需要這種較大的開口的可選結(jié)構(gòu)。
參考圖7，支撐結(jié)構(gòu)21安裝在流量計本體22內(nèi)，夾在管道的凸緣23和24之間。流量計安裝接頭25安裝在流量計本體22的上游。在圖1到圖6所示實施例的情形下，接頭通過設(shè)置在流量計本體和接頭凸緣上的結(jié)構(gòu)的協(xié)作精確地安裝在流量計本體22上。特別的是，圖7示出了一個從接頭凸緣伸出的部分26，其接合在流量計本體凸緣周邊的一個徑向槽中。然而，支撐結(jié)構(gòu)21與圖3和圖6所示的不同，不同之處在于其不是環(huán)形，而是部分環(huán)形，以形成大致地被稱為為J形的形狀。與圖5所示的需要容納全環(huán)傳感器的結(jié)構(gòu)相比，這樣的一種結(jié)構(gòu)能夠通過流量計本體22中一個小得多的開口移動就位。
圖8、圖9和圖10更詳細(xì)地示出圖7所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)21。該結(jié)構(gòu)包括徑向延伸的中空桿27和也是中空的部分環(huán)狀部分28。傳感器29位于桿27的封閉端，而四個傳感器30支撐在部分環(huán)狀部分28的內(nèi)側(cè)。傳感器30容納在形成于部分環(huán)狀部分28中向內(nèi)的槽中，而金屬隔片31被用于封閉該槽并保護傳感器30。整個組件具有較輕的重量而傳感器通過該結(jié)構(gòu)與周圍的流體流動具有良好的熱接觸。在總共五個傳感器的給定布置下，這五個傳感器的輸出能夠用來得出該結(jié)構(gòu)周圍的流動條件的精確表示?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)以將傳感器29和30的熱損失與局部流動條件相聯(lián)系。這種現(xiàn)有技術(shù)可以是例如在Endress+Hauser Limited公司所擁有的，名稱為“熱質(zhì)量流量計”的歐洲專利No.460044中所述的技術(shù)。
圖7到圖10的結(jié)構(gòu)包括五個傳感器。一個三傳感器的陣列能夠被支撐在一個結(jié)構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)能夠延伸穿過相對小的孔，但仍然能夠感知流量計軸線和圍繞軸線偏移90°之處的條件。一種這樣的結(jié)構(gòu)將具有徑向地向內(nèi)延伸的位置，繞通道延伸90°的弓形部分，以及另一個延伸到通道軸線的徑向向內(nèi)的部分，而傳感器設(shè)置于軸線上和弓形部分的各端。
在圖7到圖10所示的結(jié)構(gòu)中，如果熱傳感器29和30中的每一個連續(xù)地被供給能量，以連續(xù)地監(jiān)控向相鄰流量的熱損失，消耗的能量將為現(xiàn)有單個傳感器熱流量計陣列的五倍。這種損失在某些應(yīng)用中非常明顯，特別是必須進行許多流量測量之處。通過使用所有的五個傳感器校準(zhǔn)流量計并每隔一段時間測試校準(zhǔn)的精確性，而僅僅使用一個單獨的傳感器用于日常流量測量目的，本發(fā)明能夠使這種熱損失減到最小。
例如，當(dāng)流量計被初始校準(zhǔn)后，所有的五個傳感器都進行測量，它們每一個表示一組校準(zhǔn)流動速率，這樣，在特定的流動速率下每個傳感器的輸出被確定。不同傳感器的輸出可以彼此不同，例如由于圍繞傳感器結(jié)構(gòu)的流動的不對稱。在一個傳感器，例如最接近于該結(jié)構(gòu)的部分環(huán)狀部分的自由端的傳感器30，的輸出與總質(zhì)量流量之間仍然能夠得出一種關(guān)系。然而，在該傳感器和其它傳感器的輸出之間的關(guān)系能夠被記錄，以使得，如果在將來的某個時候流動條件改變，該改變能夠通過觀察所有傳感器輸出的相對值而檢測。例如，如果流量計根據(jù)完全展開流校準(zhǔn)，使所有四個傳感器30的輸出都是相同的，這四個傳感器中任何一個的輸出都能夠用于提供基本測量值。來自四個傳感器30的輸出能夠定期相比較，并且，如果這些輸出不再相同，這就表示需要重新校準(zhǔn)，因為或者有一個傳感器有故障或者流動條件與校準(zhǔn)時相比發(fā)生了變化，由完全展開流變?yōu)槠渲邢噜彽牟煌瑐鞲衅?0的條件不再相同的一種流。
初始校準(zhǔn)能夠在工廠進行。而后，校準(zhǔn)的精確性可以在流量計的安裝時和其將使用的地點進行檢測，傳感器輸出之間的差別作為該校準(zhǔn)需要被檢查的一種標(biāo)志。類似地，在流量計安裝之后，校準(zhǔn)的精確性充當(dāng)定期地進行檢查，以檢測由于例如流量計緊鄰的上游的流動條件的變化而導(dǎo)致的校準(zhǔn)精確性的長期漂移或損失。除了較短的測試周期這些傳感器中僅有一個被供給能量外，這種可能性(facility)能夠通過供給能量以最小的額外花費獲得。
圖11為本發(fā)明的第二可選實施例的透視截面圖。根據(jù)所發(fā)明的傳感器的該優(yōu)選實施例，傳感器支撐件具有星形結(jié)構(gòu)。圖11所示的傳感器支撐結(jié)構(gòu)的不同視圖在圖12和圖13中示出。星形結(jié)構(gòu)對于流量傳感部件中的每一個提供了一種“平衡的”安裝結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)為具有類似性能的各個傳感器部件的部件網(wǎng)絡(luò)提供了一種更加平衡的總體電力分布。這意味著各個單個的傳感器部件之間的性能差異(響應(yīng)時間、雜散流量計本體熱損失、各部件所需能量)小于上述的傳感器支撐件環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的傳感器部件的非對稱結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，傳感器部件30設(shè)置到圖12和13所示的傳感器支撐件。也能夠?qū)鞲胁考?0連接到不同結(jié)構(gòu)的傳感器支撐件。傳感器支撐裝置的星形結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點在于，傳感器有可能可以制造得較便宜和容易。新構(gòu)造允許生產(chǎn)一組模塊化的部件。因此，制造星形傳感器組件的延伸范圍以適應(yīng)更寬范圍的管道尺寸是相當(dāng)簡單的。
權(quán)利要求
1.一種用于操作流量計的方法，該流量計包括圍繞通道分布的多個熱損失傳感器，通過熱損失傳感器監(jiān)控流量，其中在通常的操作下，單個傳感器被供給能量以提供由鄰近于該傳感器的流量所導(dǎo)致的熱損失輸出表示；而根據(jù)流動速率和從該單個傳感器的熱損失之間預(yù)定的校準(zhǔn)關(guān)系，可以由熱損失的輸出表示得出流動速率的輸出表示；根據(jù)由所有傳感器在校準(zhǔn)時得出的輸出而建立校準(zhǔn)關(guān)系；記錄傳感器在校準(zhǔn)時的輸出的相對值表示；并且在使用中，通過向所有的傳感器供給能量并將合成的傳感器輸出的相對值與所記錄的相對值相比較，而測試校準(zhǔn)的精確性；在校準(zhǔn)和測試之間的相對值改變表示校準(zhǔn)精確性的損失。
全文摘要
一種用于操作流量計的方法，該流量計包括圍繞通道分布的多個熱損失傳感器，通過熱損失傳感器監(jiān)控流量，其中在通常的操作下，單個傳感器被供給能量以提供由鄰近于該傳感器的流量所導(dǎo)致的熱損失輸出表示；而根據(jù)流動速率和從該單個傳感器的熱損失之間預(yù)定的校準(zhǔn)關(guān)系，可以由熱損失的輸出表示得出流動速率的輸出表示；根據(jù)由所有傳感器在校準(zhǔn)時得出的輸出而建立校準(zhǔn)關(guān)系；記錄傳感器在校準(zhǔn)時的輸出的相對值表示；并且在使用中，通過向所有的傳感器供給能量并將合成的傳感器輸出的相對值與所記錄的相對值相比較，而測試校準(zhǔn)的精確性；在校準(zhǔn)和測試之間的相對值改變表示校準(zhǔn)精確性的損失。
文檔編號G01F1/684GK1707227SQ20051006519
公開日2005年12月14日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月3日
發(fā)明者克里斯·吉姆森 申請人:安德斯+豪斯有限公司